Реконструкция автомобильных дорог (стр. 13 )

Qк – нагрузка на колесо расчетного автомобиля, кН.

Поскольку прочность дорожной конструкции непрерывно изменяется во времени, для объективной оценки ее состояния необходима корректировка полученных при испытаниях результатов измерений путем их приведения к состоянию конструкции, наиболее характерному, типичному для всего расчетного периода. Типичное состояние конструкции характеризуется средним модулем упругости Еср. Методика определения Еср с учетом длительности различных состояний конструкции в расчетный период года изложена в отраслевых дорожных нормах [18].

Линейные испытания проводят на каждом характерном участке длиной не более 1 км. Испытания начинают после того, как по результатам испытаний на контрольных точках будет видна тенденция снижения прочности одежды во времени (увеличение прогиба под нагрузкой); при этом независимо от их начала испытания на контрольных точках продолжаются до тех пор, пока величина прогиба дорожной конструкции не стабилизируется у минимальных значений. Если линейные испытания проводят в расчетный период года, то они должны быть закончены раньше, чем на контрольных точках.

Количество измерений назначают в зависимости от расчетного уровня надежности дорожной одежды Кн, установленного для соответствующей категории дороги [7]. Если Кн обследуемой дороги не известен, то на каждом характерном участке проводят 30 испытаний.

Места измерений должны быть расположены равномерно по полосе наката (1 – 1,5 м от кромки покрытия).

Испытания методом кратковременного нагружения осуществляются с применением установки динамического нагружения типа УДН-НК, Дина-3М и др. (рис. 13 и 14).

Принцип действия УДН-НК заключается в имитации кратковременного многократного воздействия расчетного автомобиля (группы А) на дорожную конструкцию.

Испытание состоит в следующем:

груз весом 100±5 кг (соответствует нагрузке на ось автомобиля 100 кН) сбрасывают по направляющей стойке с высоты 80 – 100 см на амортизирующее устройство из жесткой пружины (или колеса). При этом создается кратковременное динамическое нагружение близкое к времени действия колеса автомобиля на дорожную одежду (t ≥ 0,02 с); погрешность измерений прогибов – не более 5 %.

Рис. 13. Установка динамического нагружения (навесная) УДН-НК: 1 - испытательный груз; 2 - штамп; 3 - виброграф для измерения прогиба; 4 - пружина; G - вес груза; H - высота сбрасывания груза

Для измерения упругих прогибов l применяют вибрографы, записывающие результаты испытания на бумажную ленту, или датчики перемещения с фиксацией деформации на магнитной ленте. В исходное положение груз подымают механической лебедкой.

Рис. 14. Установка динамического нагружения ДИНА-3М

Распределение деформационных свойств дорожной конструкции в пределах характерного участка носит случайный характер. Поэтому для объективной оценки состояния дорожных конструкций фактические прогибы одежды lф определяют на каждом характерном участке. Значение lф устанавливают по кумулятивным кривым, построенным по результатам линейных испытаний в соответствии с методикой [18]. Полученные величины прогибов (lф) используют для расчета фактических модулей упругости дорожных конструкций по формуле (10) заменив (l) на (lф) и (ЕА) на (Еф).

Установка динамического нагружения ДИНА-3М может работать как в автономном режиме, так и в составе передвижной дорожной лаборатории типа КП-514МП (см. рис.14). При использовании установки ДИНА-3М в составе лаборатории она оснащается модулем связи с бортовым вычислительным комплексом, что позволяет полностью автоматизировать процесс нагружения одежды (сбрасыванием груза массой 160 кг) и измерений прогиба в диапазоне 0,1 – 0,3 мм.

Упрощенные полевые испытания проводят с целью получить распределение прогибов одежды под нагрузкой на характерных участках обследуемой дороги. Такие испытания допускаются только при четко различимых дефектах покрытия, характеризующих предельное состояние дорожной одежды (сетки трещин, состоящей из ячеек преимущественно в виде четырехугольников со сторонами длиной до 1 м, при возможном сочетании с частыми поперечными трещинами, просадками, колейностью и продольными волнами длиной до 4 м).

4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТРАНСПОРТНО –

ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ (ТЭС)

ДОРОГИ

В основу методики оценки ТЭС положен принцип обязательного соблюдения всех нормативных требований к параметрам и характеристикам дороги, влияющим на транспортно-эксплуатационные показатели (ТЭП), принятые за её потребительские свойства (скорость, пропускная способность и др.)

Суть оценки состояния дороги по комплексному показателю транспортно-эксплуатационного состояния КПд заключается в том, чтобы определить степень влияния фактических значений геометрических параметров элементов дороги (уклонов, радиусов кривых и пр.), показателей прочности (ровности, колейности и др.), а также инженерного оборудования и обустройства на потребительские свойства. Для решения такой задачи необходимо выразить комплексный показатель КПд величиной, зависящей только от технического уровня и эксплуатационного состояния дороги. Согласно ОДН [11] интегральным показателем, наиболее полно отражающим все основные транспортно-эксплутационные показатели дороги (т. е. ее потребительские свойства), является скорость движения, выраженная через так называемый коэффициент обеспеченности расчетной скорости Крс.

При таком подходе степень влияния какого-либо одного отдельно взятого параметра дороги или ее характеристики на комплексный показатель КПд определяется частным коэффициентом обеспеченности расчетной скорости равным отношению

, (13)

где Vф max – фактическая максимальная скорость движения одиночного легкового автомобиля, обеспеченная дорогой по условиям безопасности движения или по условиям взаимодействия автомобиля с дорогой на каждом оцениваемом (характерном) участке, км/ч;

VБрасч - базовая расчетная скорость, км/ч.

За базовую расчетную скорость принята скорость легкового автомобиля. обеспечиваемая эталонным участком дороги II категории, построенным в равнинной местности; VБ = 120 км/ч.

Характеристика эталонного участка: горизонтальный i= 0, прямолинейный в плане, две полосы движения, ширина проезжей части Впр. ч = 3, 75 м, ширина краевой укрепленной полосы вк = 0,75 м, расстояние видимости Sв ≥ 300 м, покрытие сухое, шероховатое; уровень инженерного оборудования и обустройства (ИО) эталонного участка соответствует ГОСТ 52289-2004, а уровень содержания (УС) – нормативным требованиям ГОСТ Р 50 597 и руководства [12].

Значения частных коэффициентов обеспеченности расчетной скорости можно вычислить по формуле (10) или определить по приложению 10 (табл.1-9) в зависимости от соответствующего параметра и характеристики дороги, влияющих на скорость движения. При этом следует помнить, что наиболее надежным методом определения фактической скорости движения автомобиля является метод непосредственных измерений на оцениваемой дороге. Но тогда неизбежны дополнительные затраты на инструментальные обследования. Поэтому при разработке предпроектной документации допускается определять Vф. мах аналитическими методами, используя для этой цели проектную и другую техническую документацию (план трассы, продольный профиль, материалы сезонных и других обследований дорог).

При определении Vф. мах аналитическим путем учитывают следующие положения:

- не принимают во внимание общие ограничения Правилами дорожного движения и местные ограничения скорости (в населенных пунктах, на переездах, на пересечениях с другими дорогами, на кривых малых радиусов, в зонах автобусных остановок, в зонах действия дорожных знаков и др.);

- в случае резкого различия условий движения по дороге в разных направлениях (например, на затяжных уклонах горных дорог), кроме дорог I категории, величину коэффициента Крс принимают по наименьшему значению из двух направлений движения. На дорогах I категории оценку их состояния по направлениям движения выполняют раздельно.

Наименьший из всех частных коэффициентов Крсmin на характерном участке для осеннее-весеннего расчетного по условиям движения периода года принимают за итоговый коэффициент обеспеченности расчетной скорости, т. е. Крсiитог = Крсimin.

За комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния на i-м характерном участке дороги КП принимают итоговый коэффициент обеспеченности расчетной скорости Крситог (он же минимальный из частных коэффициентов на i-м отрезке дороги), т. е. КП = Крсiитог = Крсimin.

ТЭС всей дороги длиной L на момент обследования оценивают путем сопоставления нормативного КПд с фактическим, вычисленным по формуле

, (14)

где Крсiитог - итоговое значение коэффициента обеспеченности расчетной скорости на соответствующем характерном участке (отрезке дороги);

li - длина участка (отрезка дороги) с итоговым значением Крсiитог, км;

n – число таких участков;

L – общая длина дороги (оцениваемого участка дороги), км.

Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния КП, нормируется в зависимости от категории дороги и рельефа местности, приведен в табл.11.

Таблица 11

Нормативные значения КПн (числитель) и предельно допустимые КПп (знаменатель) значения комплексного показателя транспортно– эксплуатационного состояния дороги